1引言
隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展巢株,電子酿势、電力電子催束、電氣設備應用越來越廣泛羹圣,它們在運行中產(chǎn)生的高密度、寬頻譜的電磁信號充滿整個空間柄楼,形成復雜的電磁環(huán)境消李。復雜的電磁環(huán)境要求電子設備及電源具有更高的電磁兼容性。于是抑制電磁干擾的技術也越來越受到重視蜒媳。接地跷缀、屏蔽和濾波是抑制電磁干擾的三大措施,下面主要介紹在電源中使用的EMI濾波器及其基本原理和正確應用方法古贡。
2電源設備中噪聲濾波器的作用
電子設備的供電電源那捍,如220V/50Hz交流電網(wǎng)或115V/400Hz交流發(fā)電機,都存在各式各樣的EMI噪聲桶淡,其中人為的EMI干擾源纯末,如各種雷達、導航靴寂、通信等設備的無線電發(fā)射信號磷蜀,會在電源線上和電子設備的連接電纜上感應出電磁干擾信號,電動旋轉(zhuǎn)機械和點火系統(tǒng)百炬,會在感性負載電路內(nèi)產(chǎn)生瞬態(tài)過程和輻射噪聲干擾褐隆;還有自然干擾源,比如雷電放電現(xiàn)象和宇宙中天電干擾噪聲剖踊,前者的持續(xù)時間短但能量很大庶弃,后者的頻率范圍很寬。另外電子電路元器件本身工作時也會產(chǎn)生熱噪聲等德澈。
這些電磁干擾噪聲歇攻,通過輻射和傳導耦合的方式,會影響在此環(huán)境中運行的各種電子設備的正常工作梆造。
另一方面缴守,電子設備在工作時也會產(chǎn)生各種各樣的電磁干擾噪聲。比如數(shù)字電路是采用脈沖信號(方波)來表示邏輯關系的镇辉,對其脈沖波形進行付里葉分析可知屡穗,其諧波頻譜范圍很寬。另外在數(shù)字電路中還有多種重復頻率的脈沖串,這些脈沖串包含的諧波更豐富揖漫,頻譜更寬锤楷,產(chǎn)生的電磁干擾噪聲也更復雜。
各類穩(wěn)壓電源本身也是一種電磁干擾源垄坡。在線性穩(wěn)壓電源中间皮,因整流而形成的單向脈動電流也會引起電磁干擾;開關電源具有體積小筋擒,效率高的優(yōu)點拇掺,在現(xiàn)代電子設備中應用越來越廣泛,但是因為它在功率變換時處于開關狀態(tài)破卜,本身就是很強的EMI噪聲源赚毫,其產(chǎn)生的EMI噪聲既有很寬的頻率范圍,又有很高的強度廷前。這些電磁干擾噪聲也同樣通過輻射和傳導的方式污染電磁環(huán)境筹柠,從而影響其它電子設備的正常工作。
對電子設備來說贱甥,當EMI噪聲影響到模擬電路時适袜,會使信號傳輸?shù)男旁氡茸儔模瑖乐貢r會使要傳輸?shù)男盘柋籈MI噪聲所淹沒舷夺,而無法進行處理苦酱。當EMI噪聲影響到數(shù)字電路時,會引起邏輯關系出錯给猾,導致錯誤的結(jié)果疫萤。
對于電源設備來說,其內(nèi)部除了功率變換電路以外敢伸,還有驅(qū)動電路扯饶、控制電路、保護電路池颈、輸入輸出電平檢測電路等尾序,電路相當復雜。這些電路主要由通用或?qū)S眉呻娐窐?gòu)成躯砰,當受電磁干擾而發(fā)生誤動作時每币,會使電源停止工作,導致電子設備無法正常工作琢歇。采用電網(wǎng)噪聲濾波器可有效地防止電源因外來電磁噪聲干擾而產(chǎn)生誤動作管员。
另外,從電源輸入端進入的EMI噪聲巷卵,其一部分可出現(xiàn)在電源的輸出端,它在電源的負載電路中會產(chǎn)生感應電壓,成為電路產(chǎn)生誤動作或干擾電路中傳輸信號的原因帘衣。這些問題同樣也可用噪聲濾波器來加以防止少锭。
在電源設備中采用噪聲濾波器的作用如下:
(1)防止外來電磁噪聲干擾電源設備本身控制電
路的工作;
(2)防止外來電磁噪聲干擾電源的負載的工作税则;
(3)抑制電源設備本身產(chǎn)生的EMI谎躁;
(4)抑制由其它設備產(chǎn)生而經(jīng)過電源傳播的EMI。
開關電源本身在工作時以及電子設備處于開關工作狀態(tài)時赡喻,都會在電源設備的輸入端出現(xiàn)終端噪聲疮肿,產(chǎn)生輻射及傳導干擾,也會進入交流電網(wǎng)干擾其它的電子設備旭手,所以必須采取有效措施加以抑制家么。在抑制EMI噪聲的輻射干擾方面,電磁屏蔽是最好的方式汁掠。而在抑制EMI噪聲的傳導干擾方面略吨,采用EMI濾波器是很有效的手段,當然應配合良好的接地措施考阱。
在國際上各個國家都實行了嚴格的電磁噪聲限制規(guī)則翠忠,如美國有FCC,德國有FTZ乞榨,VDE等標準秽之。如電子設備不滿足噪聲限制規(guī)則,則產(chǎn)品就不能出售和使用吃既。
由于上述種種原因考榨,在電源設備中必須要設計使用滿足要求的電網(wǎng)噪聲濾波器。
3EMI噪聲和濾波器的類型
在電源設備輸入引線上存在二種EMI噪聲:共模噪聲和差模噪聲态秧,如圖1所示董虱。把在交流輸入引線與地之間存在的EMI噪聲叫作其